绝密★启用前
山东省济南市莱芜区金牌一对一2018-2019学年高二（下）物理选修3-3第十章《热力学定律》单元检测题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题5.0分,共100分)
1.同室四人各写一张贺卡，先集中起来，然后每人从中拿出一张别人送出的贺卡，同四张贺卡的不同分配方式有( )
A． 6种
B． 9种
C． 11种
D． 23种
【答案】B
【解析】将同室四人分别记为A、B、C、D.由题意知某人取卡的情况有3种，据此将此卡的不同分配方式分为三类，对于每一类，其他人依次取卡分步进行.我们用图表示如下：
BA—D—CC—D—AD—A—C CA—D—BD—A—BD—B—A DA—B—CC—A—BC—B—A
所以共有9种不同的分配方式.
2.在光滑水平面上停放一木块，一子弹水平射穿木块.对此过程，下列说法中正确的是( )
A． 摩擦力(子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增加量
B． 摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能
C． 子弹减少的机械能等于子弹与木块增加的内能
D． 子弹减少的机械能等于木块增加的动能与内能之和
【答案】A
【解析】对木块由动能定理可判断出选项A正确，子弹克服摩擦力做功而减少的机械能，转化为木块、子弹的内能和木块的动能，故B、C、D均错，故选A.
3.对于一定质量的气体，忽略分子间的相互作用力.当温度升高时( )
A． 气体的内能不变
B． 气体分子的平均动能增加
C． 气体一定从外界吸收热量
D． 外界一定对气体做功
【答案】B
【解析】由题意知不考虑分子势能，即认为气体的内能等于所有分子的动能，温度升高时，气体分子的平均动能增大，气体的内能增加，选项A错误，B正确；气体从外界吸收热量或外界对气体做功都可以使温度升高，故选项C、D错误.
4.在一个绝热汽缸里有一定质量的理想气体，若因气体膨胀，活塞把重物逐渐举高，则在这个过程中，汽缸中的气体( )
A． 温度升高
B． 温度降低
C． 内能增加
D． 内能不变
【答案】B
【解析】将重物举高的过程中，理想气体膨胀对外界做功，内能减少，温度降低，故选B.
5.用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图甲)，现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图乙)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是( )
A． 自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动
B． 自由膨胀前后，气体的压强不变
C． 自由膨胀前后，气体的温度不变
D． 容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分
【答案】C
【解析】理想气体在绝热的条件下，向真空做自由膨胀的过程是一个既与外界没有热交换，又没有对外做功的过程，根据热力学第一定律可以确定气体的内能不变，而理想气体的分子势能为零，即分子动能不变，温度不变.
6.如图所示为绝热容器，原来左边为理想气体，右边为真空，先将隔板A突然抽走，然后再利用活塞B将气体压回到初始位置，在这两个过程中，气体温度如何变化( )
A． 先减小后增大
B． 先不变后增大
C． 先增大后减小
D． 一直减小
【答案】B
【解析】绝热容器不与外界发生热交换，先将隔板A突然抽走，因为右边为真空，所以外界对气体不做功，那么气体温度不变，当活塞B将气体压回到初始位置过程中，外界对气体做功，所以气体内能增大，温度升高，故选B.
7.关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是( )
A． 热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的
B． 内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C． 两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D． 其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
【答案】B
【解析】热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热学中的具体体现.热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，故选项C、D错误，选项B正确；内能在一定条件下可以全部转化为机械能，热量也可以由低温物体传递到高温物体，但是要引起其他变化，如电冰箱制冷机工作还要消耗电能，故选项A错误.
8.下列过程中可能发生的是 ( )
A． 某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B． 打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状
C． 利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
D． 将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开
【答案】C
【解析】根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的影响，但通过一些物理手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B项错；扩散现象也有方向性，故D项错.
9.给旱区送水的消防车停在水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )
A． 从外界吸热
B． 对外界做负功
C． 分子平均动能减小
D． 内能增加
【答案】A
【解析】胎内气体经历了一个温度不变、压强减小、体积增大的过程.温度不变，分子平均动能和内能不变.体积增大，气体对外界做正功.根据热力学第一定律，气体一定从外界吸热.
10.如图所示的容器中，A、B中各有一个可自由移动的活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热.打开阀门前，A中水面比B中水面高，打开阀门后，A中的水逐渐向B中流，最后达到同一高度，在这个过程中( )
A． 大气压力对水做功，水的内能增加
B． 水克服大气压力做功，水的内能减少
C． 大气压力对水不做功，水的内能不变
D． 大气压力对水不做功，水的内能增加
【答案】D
【解析】打开阀门K稳定后，容器A、B中的水面相平，相当于题图乙中画斜线部分的水从A移到B，这部分水的重力势能减少了，即重力对水做了功，同时大气压力对A容器中的水做正功为p0SAhA，对B容器中的水做负功为p0SBhB，因为两部分水的体积相等，所以大气压力对水做的总功为零.由于容器绝热，系统与外界之间没有热交换，而重力对系统做正功，故水的内能增加.
11.某同学决定利用身边的材料制作一个简易的太阳能热水器，容器壁的其中两个面用玻璃板替代，以便利于阳光射入，其设计结构如图所示，为了更有效地利用太阳能，提高热水温度，下列措施中不合理的是 ( )
A． 容器容积一定时，增大日光入射的有效面积
B． 尽量使用有效采光面与太阳光垂直
C． 将除玻璃板之外的内壁涂黑
D． 将除玻璃板之外的内壁涂上一层反射面
【答案】D
【解析】若将玻璃板之外的内壁涂上一层反射面则不利于对阳光的吸收，应涂成黑色，因为黑色的吸热效果较好.
12.下列说法正确的是( )
A． 人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值减小
B． 人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值增加
C． 因为能量守恒，所以无需节约能源
D． 热机中的内能可以全部用来做功
【答案】A
【解析】人学习、积累知识的过程不能自发进行，而要靠人的主观能动性，故知识积累越多，有序程度越大，认知系统的总熵值越小.热机效率不可能达到百分之百.虽然能量守恒但却有能量耗散，故仍需节约能源.
13.如图所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac.则( )
A．Tb＞Tc，Qab＞Qac
B．Tb＞Tc，Qab＜Qac
C．Tb＝Tc，Qab＞Qac
D．Tb＝Tc，Qab＜Qac
【答案】C
【解析】a→b过程为等压变化，由盖－吕萨克定律得：
＝，得Tb＝2Ta，
a→c过程为等容变化，由查理定律得：
＝，得Tc＝2Ta
所以Tb＝Tc.
由热力学第一定律：a→b：Wab＋Qab＝ΔUab
a→c：Wac＋Qac＝ΔUac
又Wab＜0，Wac＝0，ΔUab＝ΔUac
则有Qab＞Qac，故C项正确.
14.下列说法正确的是( )
A． 汽油是一种清洁能源
B． 水能是可再生能源
C． 利用核能对环境的影响比利用煤、石油还要大
D． 氢气作为新型燃料最突出的缺点是空气中氢气的含量太少
【答案】B
【解析】石油燃烧会产生大量的二氧化碳和二氧化硫等气体，前者产生温室效应，后者造成酸雨，所以汽油不是清洁能源，A选项错误；水能的来源可追溯到太阳能，它是可以再生的，B选项正确；利用煤、石油等常规能源对环境的影响要比利用核能这种新能源大得多，所以提倡核能的应用，C选项错误；氢气作为新型燃料的优点有：制取方便(用水就可以)、无污染、效能高，缺点是相对来说不够安全，D选项错误.
15.第二类永动机不可能制造出来的原因是因其工作原理违背( )
A． 热力学第一定律
B． 能的转化与守恒定律
C． 热力学第二定律
D． 上述三个定律
【答案】C
【解析】第二类永动机遵守热力学第一定律，但却违反了热力学第二定律，故C正确.
16.如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的( )
A． 温度升高，内能增加600 J
B． 温度升高，内能减少200 J
C． 温度降低，内能增加600 J
D． 温度降低，内能减少200 J
【答案】A
【解析】对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU为正表示内能增加了600 J，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确.
17.下列说法正确的是( )
A． 铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变
B． 物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大
C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能
D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同
【答案】D
【解析】解答本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解.温度是分子热运动的平均动能的标志，内能是所有分子动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化，A项错误；两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但由k＝m2知，分子的平均速率可能不同，故D项正确.有热量从A传到B，只说明A的温度高，内能大小还要看它们的物质的量和体积等因素，故C项错误；机械运动的速度与分子热运动的平均动能无关，故B项错误.
18.至今为止，第一类永动机从来没有成功过，其原因是( )
A． 机械制造的技术没有过关
B． 违反了牛顿运动定律
C． 违反了电荷守恒定律
D． 违反了能量守恒定律
【答案】D
【解析】第一类永动机不可能制成的原因是违背了能的转化和守恒定律.
19.在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将( )
A． 降低
B． 升高
C． 不变
D． 无法确定
【答案】B
【解析】取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加.
20.下列说法正确的是( )
A． 对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
B． 第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的
C． 电流的能不可能全部转化为内能
D． 热量不可能从低温物体传到高温物体
【答案】B
【解析】由ΔU＝W＋Q可知，A错误；第二类永动机违背了热力学第二定律，所以制造不出来，B正确；电流通过电阻做功，电能可以全部转化为内能，C错误；在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体，D错误.
第Ⅱ卷
二、计算题(共3小题,21和22题每小题13分，22题14分，共40分)
21.一个透热良好的汽缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下压活塞，对气体做了2 000 J的功，稳定后容器中2 kg的水温度升高了0.2 ℃.假设盛水容器绝热，问：压缩前后缸内气体的内能变化了多少？[水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】增加320 J
【解析】活塞对气体做功W＝2 000 J，气体向水放出热量，其绝对值为：
|Q|＝cmΔt＝4.2×103×2×0.2 J＝1 680 J
由于压缩过程中气体向外界放热，所以代入热力学第一定律表达式时，Q取负号，内能变化为
ΔU＝W＋Q＝2 000 J－1 680 J＝320 J
即气体内能增加了320 J.
22.热力学第二定律指出了热量传递方向和热功转化方向的不可逆性，这一结论可以从微观角度出发，从统计意义来进行解释：气体自由膨胀的不可逆性可以用概率来说明.
如图所示，a、b、c三个分子在A、B两室的分配方式如下表.则：
(1)a分子出现在A室的概率为多大？
(2)a、b、c三个分子全部回到A室的概率为多大？
(3)N个分子全部自动收缩到A室的概率为多大？
【答案】(1) (2) (3)
【解析】a分子在自由运动后，在A室、B室的概率分别为，b分子在A室、B室的概率分别为，c分子在A室、B室的概率为，则a、b、c在A室的概率为××＝＝.假设有N个分子，则在A室的概率为.
23.人们工作、学习和劳动都需要能量，食物在人体内经消化过程转化为葡萄糖，葡萄糖在体内又转化为CO2和H2O，同时180 g葡萄糖释放的能量E＝2.87×106J·mol－1.一个质量为60 kg的短跑运动员起跑时以s的时间冲出1 m远.他在这一瞬间消耗的体内储存的葡萄糖为多少？
【答案】0.27 g
【解析】由题知，运动员在起跑的s时间内是做变加速直线运动，由于时间很短，为解决问题的方便，可以认为在这s时间内运动员做初速度为零的匀加速直线运动.
由s＝t及＝知，运动员冲出1 m的末速度
vt＝＝2×1×6 m/s＝12 m/s.
运动员在s中增加的动能
ΔEk＝mv－mv＝×60×122J－0 J＝4 320 J.
消耗葡萄糖的质量为
Δm＝×180 g＝×180 g≈0.27 g.
绝密★启用前
山东省济南市莱芜区金牌一对一2018-2019学年高二（下）物理选修3-3第十章《热力学定律》单元检测题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题5.0分,共100分)
1.同室四人各写一张贺卡，先集中起来，然后每人从中拿出一张别人送出的贺卡，同四张贺卡的不同分配方式有( )
A． 6种
B． 9种
C． 11种
D． 23种
2.在光滑水平面上停放一木块，一子弹水平射穿木块.对此过程，下列说法中正确的是( )
A． 摩擦力(子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增加量
B． 摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能
C． 子弹减少的机械能等于子弹与木块增加的内能
D． 子弹减少的机械能等于木块增加的动能与内能之和
3.对于一定质量的气体，忽略分子间的相互作用力.当温度升高时( )
A． 气体的内能不变
B． 气体分子的平均动能增加
C． 气体一定从外界吸收热量
D． 外界一定对气体做功
4.在一个绝热汽缸里有一定质量的理想气体，若因气体膨胀，活塞把重物逐渐举高，则在这个过程中，汽缸中的气体( )
A． 温度升高
B． 温度降低
C． 内能增加
D． 内能不变
5.用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图甲)，现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图乙)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是( )
A． 自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动
B． 自由膨胀前后，气体的压强不变
C． 自由膨胀前后，气体的温度不变
D． 容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分
6.如图所示为绝热容器，原来左边为理想气体，右边为真空，先将隔板A突然抽走，然后再利用活塞B将气体压回到初始位置，在这两个过程中，气体温度如何变化( )
A． 先减小后增大
B． 先不变后增大
C． 先增大后减小
D． 一直减小
7.关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是( )
A． 热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的
B． 内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C． 两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D． 其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
8.下列过程中可能发生的是 ( )
A． 某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B． 打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状
C． 利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
D． 将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开
9.给旱区送水的消防车停在水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )
A． 从外界吸热
B． 对外界做负功
C． 分子平均动能减小
D． 内能增加
10.如图所示的容器中，A、B中各有一个可自由移动的活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热.打开阀门前，A中水面比B中水面高，打开阀门后，A中的水逐渐向B中流，最后达到同一高度，在这个过程中( )
A． 大气压力对水做功，水的内能增加
B． 水克服大气压力做功，水的内能减少
C． 大气压力对水不做功，水的内能不变
D． 大气压力对水不做功，水的内能增加
11.某同学决定利用身边的材料制作一个简易的太阳能热水器，容器壁的其中两个面用玻璃板替代，以便利于阳光射入，其设计结构如图所示，为了更有效地利用太阳能，提高热水温度，下列措施中不合理的是 ( )
A． 容器容积一定时，增大日光入射的有效面积
B． 尽量使用有效采光面与太阳光垂直
C． 将除玻璃板之外的内壁涂黑
D． 将除玻璃板之外的内壁涂上一层反射面
12.下列说法正确的是( )
A． 人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值减小
B． 人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值增加
C． 因为能量守恒，所以无需节约能源
D． 热机中的内能可以全部用来做功
13.如图所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac.则( )
A．Tb＞Tc，Qab＞Qac
B．Tb＞Tc，Qab＜Qac
C．Tb＝Tc，Qab＞Qac
D．Tb＝Tc，Qab＜Qac
14.下列说法正确的是( )
A． 汽油是一种清洁能源
B． 水能是可再生能源
C． 利用核能对环境的影响比利用煤、石油还要大
D． 氢气作为新型燃料最突出的缺点是空气中氢气的含量太少
15.第二类永动机不可能制造出来的原因是因其工作原理违背( )
A． 热力学第一定律
B． 能的转化与守恒定律
C． 热力学第二定律
D． 上述三个定律
16.如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的( )
A． 温度升高，内能增加600 J
B． 温度升高，内能减少200 J
C． 温度降低，内能增加600 J
D． 温度降低，内能减少200 J
17.下列说法正确的是( )
A． 铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变
B． 物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大
C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能
D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同
18.至今为止，第一类永动机从来没有成功过，其原因是( )
A． 机械制造的技术没有过关
B． 违反了牛顿运动定律
C． 违反了电荷守恒定律
D． 违反了能量守恒定律
19.在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将( )
A． 降低
B． 升高
C． 不变
D． 无法确定
20.下列说法正确的是( )
A． 对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
B． 第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的
C． 电流的能不可能全部转化为内能
D． 热量不可能从低温物体传到高温物体
第Ⅱ卷
二、计算题(共3小题,21和22题每小题13分，22题14分，共40分)
21.一个透热良好的汽缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下压活塞，对气体做了2 000 J的功，稳定后容器中2 kg的水温度升高了0.2 ℃.假设盛水容器绝热，问：压缩前后缸内气体的内能变化了多少？[水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)]
22.热力学第二定律指出了热量传递方向和热功转化方向的不可逆性，这一结论可以从微观角度出发，从统计意义来进行解释：气体自由膨胀的不可逆性可以用概率来说明.
如图所示，a、b、c三个分子在A、B两室的分配方式如下表.则：
(1)a分子出现在A室的概率为多大？
(2)a、b、c三个分子全部回到A室的概率为多大？
(3)N个分子全部自动收缩到A室的概率为多大？
23.人们工作、学习和劳动都需要能量，食物在人体内经消化过程转化为葡萄糖，葡萄糖在体内又转化为CO2和H2O，同时180 g葡萄糖释放的能量E＝2.87×106J·mol－1.一个质量为60 kg的短跑运动员起跑时以s的时间冲出1 m远.他在这一瞬间消耗的体内储存的葡萄糖为多少？
